一堂國家一流線下課程“電機學(xué)”實驗分析課設(shè)計

李建文，李永剛，武玉才，梁海峰

（華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北 保定 071000）

引言

為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，教育部積極推進新工科建設(shè)，要求工科人才具備自主學(xué)習(xí)、思辨思維、解決復(fù)雜問題以及語言表達(dá)、團隊協(xié)作等能力[1-4]；踐行《高校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，深入挖掘生動有效的育人元素，與專業(yè)基礎(chǔ)知識、前沿技術(shù)無縫銜接，有機融合到課堂教學(xué)中，是落實立德樹人的根本任務(wù)[5-8]；一流課程設(shè)計應(yīng)以“學(xué)生”為中心，以學(xué)生的學(xué)、學(xué)生的發(fā)展與學(xué)生的學(xué)習(xí)成效進行構(gòu)建[9-11]，課堂是實現(xiàn)上述背景目標(biāo)的主陣地[12-13]。

“電機學(xué)”是電氣工程學(xué)科重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程理論性強且抽象，與工程實際聯(lián)系緊密，且問題分析過程復(fù)雜[14-15]。如何將“知識傳授、能力發(fā)展、情感價值”融入課堂教學(xué)中，如何將前沿性知識與基礎(chǔ)知識相結(jié)合，實現(xiàn)學(xué)生自主化、精準(zhǔn)化、個性化，有效地獲取策略性知識？如何在有限的課堂教學(xué)過程中，實現(xiàn)上述目標(biāo)？上述問題是我校國家一流線下課程“電機學(xué)”課堂建設(shè)中要解決的問題。

“電機學(xué)”實驗分別是在四種電機基礎(chǔ)理論課程內(nèi)容學(xué)習(xí)完成后進行的。實驗是理論知識高度濃縮之后的應(yīng)用，因此以實驗分析課為切入點，關(guān)聯(lián)“電機學(xué)”的陳述性、程序性、策略性知識，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建個性化知識圖譜；引入相關(guān)工程案例，與電機學(xué)基礎(chǔ)知識建立普遍聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生分析復(fù)雜問題及思辨的能力；引導(dǎo)學(xué)生分組查詢電機技術(shù)最新進展，鼓勵學(xué)生團結(jié)合作，塑造學(xué)生的價值情感。

1 “電機學(xué)”實驗分析課設(shè)計思路

該課堂是以實驗分析課為切入點，打磨綜合知識應(yīng)用的課堂，該課堂是將學(xué)生獲取的零散知識點串聯(lián)起來，形成一個知識完備的框架，實現(xiàn)基礎(chǔ)理論到關(guān)鍵問題以及實踐驗證的閉環(huán)，知行合一的知識鏈條的搭建，是將低階知識與高階知識融會貫通的課堂。具體的設(shè)計思路如圖1所示。下面以“變壓器”實驗分析課堂為例，從具體目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)過程實施到教學(xué)反饋進行具體的介紹。

圖1 “電機學(xué)”實驗分析課設(shè)計思路

2 變壓器實驗分析課堂教學(xué)目標(biāo)

（1）在“電機學(xué)”實驗分析中鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)掌握變壓器的物理概念、實驗技能與復(fù)雜問題分析的能力；

（2）在互動討論環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生的團隊合作意識及口頭表達(dá)能力；

（3）在學(xué)生報告展示與板書解題過程中鍛煉學(xué)生邏輯思維能力及批判思維，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度；

（4）提取變壓器銘牌中數(shù)據(jù)，聯(lián)想變壓器等效電路求取參數(shù)并進行對比，在對現(xiàn)象與機理的分析過程中鍛煉學(xué)生的抽象、發(fā)散、橫向與批判思維以及創(chuàng)新求實的能力；

（5）調(diào)研變壓器的最新研發(fā)情況，讓學(xué)生汲取到自信前行的力量，同時看到差距，堅定學(xué)生砥礪前行、勇攀高峰的決心。

3 變壓器實驗分析課堂教學(xué)過程

遵循學(xué)生認(rèn)識事物的規(guī)律，課程內(nèi)容按“課前、課中、課后”分時段發(fā)布給學(xué)生，全過程促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)、掌握高階知識的能力。教學(xué)內(nèi)容如圖2 所示。

圖2 變壓器實驗分析課堂教學(xué)內(nèi)容

（1）課前：利用課堂派將該節(jié)課的邏輯框圖提前發(fā)布給學(xué)生，同時完成并提交變壓器實驗報告與涵蓋變壓器部分物理概念的思維導(dǎo)圖。

（2）課中：采用對分課堂的教學(xué)模式：首先，教師提綱挈領(lǐng)將變壓器部分的物理概念與重要公式等陳述性知識，采用因果邏輯、異同類比等分析思路的程序性知識梳理出框架，供學(xué)生完善自己的思維導(dǎo)圖；再通過個性化典型實驗報告展示，查漏補缺，不同層次同學(xué)汲取差異性知識；然后，給出了一個實際變電站的變壓器銘牌，并提出問題：a.電機銘牌中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)與我們所學(xué)變壓器部分內(nèi)容有什么聯(lián)系？b. 根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)如何得到變壓器的等效電路參數(shù)與運行參數(shù)？從而引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主思考，發(fā)現(xiàn)自己的薄弱環(huán)節(jié)，并通過課堂派反饋給教師；最后，學(xué)生回答問題，教師對學(xué)生的回答以及之前學(xué)生的反饋，適時進行點評。這樣經(jīng)過學(xué)生的深入思索，提高了他們獲取策略性知識以及分析具體復(fù)雜工程問題的能力。

（3）課后：拓展通過作業(yè)與話題形式發(fā)布給學(xué)生，作業(yè)完成三相三繞組變壓器銘牌數(shù)據(jù)的提取與參數(shù)的計算，加強學(xué)生靈活綜合應(yīng)用知識獲取策略性知識的能力；話題內(nèi)容是討論我國變壓器的研制與應(yīng)用現(xiàn)狀，培養(yǎng)學(xué)生大國工匠及砥礪前行的精神。

4 實驗分析課教學(xué)效果

“以學(xué)生為中心”與“課程思政”在價值上具有內(nèi)在的統(tǒng)一性，將積極的三觀、堅定的意志，清晰的邏輯、過硬的專業(yè)素質(zhì)潛移默化融入課堂教學(xué)中，同時利用智慧教學(xué)平臺構(gòu)建“課前、課中、課后”全過程學(xué)習(xí)平臺，促進學(xué)生的全面成長。下面歸納給出學(xué)生對課堂教學(xué)效果的反饋：

（1）以實驗報告為切入點，關(guān)注實驗現(xiàn)象與報告數(shù)據(jù)處理的細(xì)節(jié)，并提出標(biāo)幺值進行數(shù)值計算，使得理論與現(xiàn)實緊密聯(lián)系，解題思路豁然開朗。

（2）從銘牌數(shù)據(jù)中提取變壓器額定值，并對變壓器參數(shù)求解，從工程案例中抽象出物理模型，再通過數(shù)學(xué)計算獲得結(jié)論，使得學(xué)科之間的聯(lián)系更為緊密。

（3）不同容量、不同運行狀態(tài)電機參數(shù)直觀對比，深入討論，對不同工況下，不同分析方法的應(yīng)用有了更感性的認(rèn)識，理論知識掌握更透徹。

（4）變壓器前沿資料的查詢，使得學(xué)生學(xué)習(xí)電機學(xué)的目標(biāo)更加明確，對電氣工程技術(shù)的應(yīng)用有了更清晰的認(rèn)識，將來的奮斗方向更明確。

5 結(jié)語

通過電機學(xué)實驗分析課堂，學(xué)生學(xué)會了電機學(xué)專業(yè)知識，鍛煉了其語言表達(dá)、團隊合作、分析復(fù)雜工程問題的能力，同時培養(yǎng)了其嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度，鍛煉了其批判、辯證、創(chuàng)新的思維方式，激發(fā)了學(xué)生為新工科建設(shè)貢獻(xiàn)力量的決心，一流“電機學(xué)”課程建設(shè)為一流電氣工程人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。